<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur spanabhebenden Bearbeitung runder Profile mit innenschneidendem, ringförmigem oder aussenschneidendem, scheibenförmigem Werkzeug, insbesondere Fräswerkzeug, bei dem das Werkzeug quer zu seiner Rotationsachse bis zu einer bestimmten Einstichtiefe in das Werkstück eingestochen und anschliessend gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Übergangsbereiches zwischen Einstich und Rundbearbeitung einer gegen- über dem Werkstück umlaufenden Vorschubbewegung zur Herstellung des gewünschten Profils unterworfen wird.
Ein solches Bearbeitungsverfahren wird praktisch immer dann angewendet, wenn nicht nur eine reine Oberflächenbearbeitung beabsichtigt ist, sondern ein in gewissem Sinne von den anschliessenden Oberflächenbereichen abgesetztes Profil herausgearbeitet werden soll. Dabei ist es bereits bekannt, das Werkzeug nicht ganz bis zum gewünschten, das Profil bildenden Querschnitt einzustechen, sondern den Einstich knapp vor diesem Querschnitt zu beenden, damit beim Übergang zur Rundbearbeitung nicht durch ein Freischneiden des Werkzeuges Flachstellen im gewünschten Querschnitt entstehen. Durch diesen Übergangsbereich verbleibt ein gewisser Buckel im Querschnitt, der allerdings bei der Feinbearbeitung leicht zu beseitigen ist.
Abgesehen von diesem Übergangsbereich sind nun bisher aber die Einstichbewegungen des Werkzeuges durchgehend geradlinig und radial, d. h., auch die Rotationsachse der Werkzeuge, seien es innen- oder aussenschneidende Werkzeuge, wird auf einer geradlinigen, radialen Bahn während des Einstichvorganges geführt, bevor dann der relativ zum Werkstück umlaufende Vorschub erfolgt. Diese Einstichbewegung hat aber zur Folge, dass mit fortschreitendem Einstich auch die Schnittlänge immer grösser wird, was zwangsweise zu einer entsprechenden Begrenzung der möglichen Einstichtiefe führt.
Ein langer Schnitt bedingt nämlich auch grosse Spanmulden am Werkzeug, grosse Spanmulden erlauben wieder nur eine schwache Bestückung, eine schwache Bestückung verursacht ihrerseits eine nur geringe Leistung des Werkzeuges und bringt zusätzlich ein ungleichförmiges Arbeiten mit sich, und ein ungleichförmiges Arbeiten setzt wieder die Standzeiten des Werkzeuges herab. Bisher müssen daher für eine Rundbearbeitung mit grösserer Einstichtiefe notgedrungen ungünstige Verhältnisse in Kauf genommen werden, und die Vorteile einer Fräsbearbeitung wären beispielsweise beim Fräsen der Nuten zur Aufnahme der Schaufeln von Turbinenrotoren oder beim Fräsen von Kurbelwellen mit grossen oder runden Wangen nur sehr unvollständig ausnutzbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, nach dem auf relativ einfache Weise unter besten Bearbeitungsbedingungen und ohne die Notwendigkeit spezieller Werkzeugausbildungen Einstiche beliebiger Tiefe erreichbar sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Radialbewegung des Werkzeuges beim Einstechen gleichzeitig eine Bewegung in Umfangsrichtung überlagert wird, so dass die Rotationsachse des Werkzeuges eine zumindest abschnittsweise von der Radialrichtung bezüglich der Werkstückachse abweichende Bahn beschreibt. Durch diese Abweichungen der Einstichbewegung von der durchgehenden Radialrichtung wird auch immer die Schnittlänge entsprechend kurz gehalten, da diese Abweichungen immer nur Teilbereiche des in das Werkstück eindringenden Messerkreisabschnittes zum Einsatz bringen und nicht wie bei der durchgehenden radialen Einstichbewegung den gesamten sich entsprechend vergrössernden Messerkreisabschnitt.
Es versteht sich dabei von selbst, dass hier nur die Relativbewegung zwischen Rotationsachse des Werkzeuges und dem Werkstück von Bedeutung ist und sich diese aus tangentialen und radialen Komponenten zusammengesetzten Abweichbewegungen komponentenweise aufteilen lassen, so dass beispielsweise die radiale Komponente vom Werkzeug und die tangentiale Komponente vom Werkstück durch entsprechende Verdrehung aufgebracht werden könnte. Auf jeden Fall wird durch diese besondere Einstichbewegung auch bei extremen Einstichtiefen eine zu grosse Schnittlänge vermieden, welche Schnittlänge ausserdem durch eine geeignete Wahl der Grösse und Richtung dieser Abweichungen weitgehend beeinflusst werden kann.
Nach Erreichen der gewünschten Einstichtiefe erfolgt dann in üblicher Weise der Übergang zum Rundbearbeiten, wobei sich die letzte Phase der Einstichbewegung leicht und zweckmässig an diesen Übergang anpassen lässt.
Günstig ist es, wenn erfindungsgemäss die Rotationsachse einer zick-zack-förmigen Bahn folgt.
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
ruhendem Werkstück allein vom Werkzeug bzw. dessen Rotationsachse ausgeführt werden kann oder aber auch durch Bewegungskombination von Werkzeug und Werkstück erreichbar ist, nämlich durch ein hin-und herdrehbares Werkstück und ein mit seiner Rotationsachse radial zum Werkstück geführtes Werkzeug.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens folgt die Rotationsachse einer kurvenförmigen Bahn. Damit ist eine kontinuierliche Einstichbewegung erreichbar, wobei wieder das Werkzeug allein oder zusammen mit dem Werkstück diese Einstichbewegung durchführen kann.
Verläuft erfindungsgemäss die Bahn der Rotationsachse spiralenförmig, kommt es nicht nur zu einer gewünschten Verkürzung der Schnittlängen, sondern es kann sozusagen ein fliessender Übergang zwischen Einstichbewegung und Vorschubbewegung erreicht werden.
In den Zeichnungen ist das erfindungsgemässe Verfahren an Hand dreier Einstichschemata veranschaulicht, u. zw. zeigen Fig. 1 den Einstichvorgang nach bekannten Verfahren und die Fig. 2 und 3 zwei Möglichkeiten des Einstichvorganges nach dem erfindungsgemässen Verfahren.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist vor allem bei innenschneidenden, ringförmigen Werkzeugen von Bedeutung, da bei diesen innenschneidenden Werkzeugen durch das Anschmiegen des Werkzeugmesserkreises an die Werkstückoberfläche von vornherein bereits grössere Schnittlängen vorliegen als bei aussenschneidenden Werkzeugen. In den Zeichnungen sind daher auch die Verhältnisse beim Einstechen eines innenschneidenden Werkzeuges dargestellt, mit dem von einem Werkstück --1-- ein Profil --2-- relativ kleinen Durchmessers herausgearbeitet werden soll. In der Ausgangsposition liegt dabei der Messerkreis --3-- des nicht weiter dargestellten Werkzeuges konzentrisch zum Werkstück --1--, d. h., auch die Rotationsachse --4-- des Werkzeuges verläuft koaxial zur Werkstückachse.
Wie in Fig. 1 veranschaulicht, wird bisher beim Einstich des Werkzeuges die Rotationsachse
EMI2.1
--5-- geführt,serkreis --3-- bzw. dem Werkzeug relativ zum Werkstück-l-ein um die Werkstückachse umlaufender Vorschub -6-- erteilt, so dass nach einem Umlauf das gewünschte Profil --2-- durch den Messerkopf bearbeitet ist. Die bei der Einstichbewegung auftretenden Schnittlängen sind durch die Kreisbogen --7-- angedeutet und zeigen deren Grösse, die mit üblichen Werkzeugen nicht zu bewältigen wären.
Um die Schnittlängen beim Einstich zu verkürzen, wird nun erfindungsgemäss die Rotations- achse -4a, 4b-- relativ zum Werkstück-l-auf einer von der Radialrichtung abweichenden Bahn geführt, wobei der spezielle Verlauf der jeweiligen Bahn beliebig gewählt werden kann und mit diesem Verlauf die Schnittlänge zu beeinflussen ist.
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, kann, um dies zu erreichen, die Rotationsachse --4a-- auf einer zick-zack--linienförmigen Bahn --8-- während des Einstiches bis zum Endpunkt --4a'-- ge- führt werden, bevor mit dem Umlauf. --6a-- begonnen wird. Durch diese zick-zack-förmige Bahn - kommt es, wie die Kreisbögen --7a-- andeuten, zu nur etwa halb so grossen Schnittlängen wie beim geradlinigen Einstichvorgang.
Eine weitere Möglichkeit, die Schnittlängen beim Einstichvorgang durch entsprechende Wahl der Rotationsachsenbahn zu verkürzen, ist in Fig. 3 dargestellt, gemäss der die Bahn --9-- für die Rotationsachse -4b-- vom Ausgangspunkt bis zum Endpunkt --4b'-- einen spiralenförmigen Verlauf nimmt und dann in die Vorschubbewegung --6b-- übergeht. Auch bei dieser Einstichbewegung entstehen, wie die Kreisbögen -7b-- andeuten, wesentlich kürzere Schnittlängen als bei einem durchgehend radialen Einstich, wobei noch dazu eine kontinuierliche Einstichbewegung gegeben ist.
Auf Grund der erfindungsgemässen Führung der Rotationsachse des Werkzeuges auf einer zumindest abschnittsweise von der Radialrichtung abweichenden Bahn --8, 9-- kann, ohne zu gross werdende Schnittlängen in Kauf nehmen zu müssen, für eine Bearbeitung eines runden Profils - praktisch beliebig tief eingestochen werden. Dabei ist selbstverständlich für den Bahnverlauf nur die Relativbewegung zwischen Werkzeug bzw. Rotationsachse und Werkstück massgebend, so dass ein solcher Verlauf durchaus auch aus gleichzeitigen Bewegungen von Werkstück und Rotationsachse entstehen kann.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to a method for machining round profiles with an internal cutting, ring-shaped or external cutting, disc-shaped tool, in particular a milling tool, in which the tool is pierced into the workpiece transversely to its axis of rotation up to a specific depth of penetration and then, if necessary, taking into account a transition area between Grooving and round machining are subjected to a feed movement rotating in relation to the workpiece in order to produce the desired profile.
Such a processing method is practically always used when not only a pure surface processing is intended, but a profile which is to a certain extent different from the subsequent surface areas is to be worked out. It is already known not to plunge the tool all the way to the desired cross-section forming the profile, but to end the plunge just before this cross-section so that during the transition to round machining there are no flat spots in the desired cross-section due to the tool being cut free. Through this transition area, a certain hump remains in the cross section, which is easy to remove, however, during fine machining.
Apart from this transition area, the plunging movements of the tool have so far been straight and radial throughout, ie. that is, the axis of rotation of the tools, be they internal or external cutting tools, is guided on a straight, radial path during the grooving process before the feed rotating relative to the workpiece then takes place. However, this puncturing movement has the consequence that the cutting length increases as the puncture progresses, which inevitably leads to a corresponding limitation of the possible penetration depth.
A long cut also means large chip recesses on the tool, large chip recesses again only permit weak assembly, a weak assembly in turn causes the tool to perform poorly and also results in non-uniform work, and non-uniform work restores the service life of the tool down. So far, therefore, unfavorable conditions have necessarily to be accepted for a round machining with a larger plunge depth, and the advantages of milling would only be incompletely usable, for example, when milling the grooves for receiving the blades of turbine rotors or when milling crankshafts with large or round cheeks.
The invention is therefore based on the object of specifying a method of the type described above, according to which punctures of any depth can be achieved in a relatively simple manner under the best machining conditions and without the need for special tool designs.
The invention solves this problem in that the radial movement of the tool is simultaneously superimposed on a movement in the circumferential direction, so that the axis of rotation of the tool describes a path that deviates from the radial direction with respect to the workpiece axis at least in sections. These deviations of the plunge movement from the continuous radial direction also keep the cutting length correspondingly short, since these deviations always only use partial areas of the knife circle section penetrating into the workpiece and not, as in the continuous radial plunge movement, the entire correspondingly increasing knife circle section.
It goes without saying that only the relative movement between the axis of rotation of the tool and the workpiece is important here and that these deviating movements composed of tangential and radial components can be divided into components, so that, for example, the radial component of the tool and the tangential component of the workpiece could be applied by appropriate twisting. In any case, this particular plunge movement avoids an excessively long cutting length, even with extreme plunge depths, which cutting length can also be largely influenced by a suitable choice of the size and direction of these deviations.
After reaching the desired penetration depth, the transition to round machining then takes place in the usual way, the last phase of the penetration movement being easily and expediently adaptable to this transition.
It is expedient if, according to the invention, the axis of rotation follows a zigzag path.
EMI1.1
<Desc / Clms Page number 2>
stationary workpiece can be carried out solely by the tool or its axis of rotation or can also be achieved by a combination of movements of the tool and the workpiece, namely by a workpiece which can be rotated back and forth and a tool which is guided radially to the workpiece with its axis of rotation.
In an advantageous development of the method, the axis of rotation follows a curved path. A continuous plunge movement can thus be achieved, the tool being able to carry out this plunge movement either alone or together with the workpiece.
If, according to the invention, the path of the axis of rotation is spiral, not only is the desired shortening of the cutting lengths achieved, but, so to speak, a smooth transition between the plunge movement and the feed movement can be achieved.
In the drawings, the method according to the invention is illustrated using three puncture schemes, u. 1 shows the puncturing process according to known methods and FIGS. 2 and 3 show two possibilities of the puncturing process according to the inventive method.
The method according to the invention is particularly important in the case of internal cutting, ring-shaped tools, since with these internal cutting tools, because the tool knife circle clings to the workpiece surface, there are already longer cutting lengths from the outset than in the case of external cutting tools. The drawings therefore also show the conditions when inserting an internal cutting tool with which a workpiece --1-- a profile --2-- of relatively small diameter should be worked out. In the starting position, the knife circle --3-- of the tool, not shown, is concentric with the workpiece --1--, i.e. i.e. the axis of rotation --4-- of the tool also runs coaxially to the workpiece axis.
As illustrated in FIG. 1, the axis of rotation has hitherto been when the tool was inserted
EMI2.1
--5-- guided, serkreis --3-- or the tool relative to the workpiece-l-a feed rotating around the workpiece axis -6-- issued, so that after one revolution the desired profile --2-- through the Cutter head is machined. The cutting lengths that occur during the plunge movement are indicated by the circular arc --7-- and show their size, which would not be manageable with conventional tools.
In order to shorten the cutting lengths during the recess, the rotational axis -4a, 4b-- is now guided on a path deviating from the radial direction relative to the workpiece-1-according to the invention, the particular course of the respective path being able to be chosen as desired and with it Course the cutting length is to be influenced.
As illustrated in FIG. 2, in order to achieve this, the axis of rotation --4a-- can be guided on a zigzag - linear path --8-- during the recess to the end point --4a '- be before circulating. --6a-- is started. This zigzag-shaped path - as the arcs --7a-- indicate, results in cutting lengths that are only about half the length of the straight-line grooving process.
A further possibility of shortening the cutting lengths during the grooving process by corresponding selection of the axis of rotation path is shown in FIG. 3, according to which the path --9-- for the axis of rotation -4b-- from the starting point to the end point --4b '- takes a spiral course and then changes to the feed movement --6b--. With this plunge movement, as the arcs -7b-- indicate, the cutting lengths are much shorter than with a continuous radial plunge, with a continuous plunge movement.
On account of the guidance according to the invention of the axis of rotation of the tool on a path --8, 9 - which deviates at least in sections from the radial direction, it is possible to cut a practically arbitrary depth without having to accept excessive cutting lengths for machining a round profile . Of course, only the relative movement between the tool or axis of rotation and the workpiece is decisive for the path of the path, so that such a course can also arise from simultaneous movements of the workpiece and axis of rotation.